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【上級】ヘビは進化の過程で遺伝子を失い足も失った

2017/01/09

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2016年10月、アメリカのローレンス・バークレー国立研究所より「ヘビに足がない原因の遺伝子を明らかにした」という論文が発表されました。

これまで、手足の発生について遺伝子的に大事そう(・・)な部分はわかっていたのですが、ズバリこの遺伝子が手足の発生に関係しているという部分はわかっていませんでした。今回紹介する研究では、手足のない生物としてヘビを選び、ほかの生物と比較することで手足の発生に関わる遺伝子を明らかにしました。この発見から、先天的な病気に関する研究が進んでいくかもしれません。

1.手足の発生に関与する遺伝子~ソニックヘッジホッグ~

ヒトで言えば1つの卵がどんどん細胞分裂を繰り返して赤ちゃんとなりますが、この過程を発生といいます。発生には多くの段階があり、その各段階でさまざまな遺伝子がたくさん発現したり、少なくなったりして正常な体の形成が行われます。その時手足となる部分にソニックヘッジホッグ遺伝子が多く発現し、手足がどちら向きに生えるべきかをガイドすることが知られています。この遺伝子は既に明らかになっており、ヒトなどの哺乳類に限らず、トカゲ、ヒレをもつシーラカンスやイルカにまで存在することが分かっています。また、一部のヘビはこの遺伝子を進化の過程で失っていることも明らかになっています。ちなみにこの遺伝子名は、発見者が好きなゲームのキャラクター名から命名されています。
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2.ヘビの遺伝子をマウスに導入したら…

そこで、筆者らは遺伝子組み換え技術を用いて、ヘビの遺伝子をマウスの受精卵に導入し、その発生を観察したところ、手足を失ったマウスに成長することが確認されました。この時、たとえシーラカンスの遺伝子をマウスに導入しても手足は正常に生えてくることも確認されており、ソニックヘッジホッグを失っていることが、ヘビが手足を持ってない理由であることを証明しました。

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3.それではヘビの遺伝子にソニックヘッジホッグを組み込んでみましょう

そこで筆者らは、ヘビの遺伝子にソニックヘッジホッグを組み込んで、ソニックヘッジホッグを持つヘビ遺伝子を作成しました。このソニックヘッジホッグ有ヘビ遺伝子をマウスに遺伝子導入したところ、ヘビの遺伝であるにも関わらず、正常な手足を持つマウスに成長することが確認されました。このことからも、ソニックヘッジホッグを失っていることが重要であることがわかりました。

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4.まとめ

ただ、マウスの遺伝子をヘビに導入したからといって手足をもつヘビが誕生するわけではないようです。筆者らも、ソニックヘッジホッグを導入するだけで手足持ちのヘビを誕生させることは難しいだろうということを論文中で述べています。おそらく、既に試してみたができなかったのではないかと感じます。これは推論になりますが、同じ遺伝子配列を持っていたとしても、その遺伝子間の距離も重要であることが知られています。そのため、ヘビの手足を再現するためにはソニックヘッジホッグ周辺の遺伝子配列およびそれらの距離まで完全に制御する必要があり、現段階では実現できなかったのではないかと考えられます。将来的には可能になるのではないかと思います。

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